Relógio (clock): É o dispositivo gerador de pulsos, cuja duração é chamada de ciclo, e a quantidade de vezes que esse pulso básico se repete em um segundo define a unidade de medida do relógio, denominada frequência, a qual também é usada para definir a velocidade na CPU;
A cada pulso é realizada uma operação elementar,
durante o ciclo de uma instrução (ex.: busca de dados, envio da instrução para o RI, sinal de controle); Um ciclo de relógio ou de máquina (machine cycle) é o intervalo de
tempo entre o início de um pulso e o início do seguinte.Este ciclo está relacionado à realização de uma operação
elementar, durante o ciclo de uma instrução. Esta operação elementar não se realiza em um só passo, por
isso o ciclo de máquina costuma ser dividido em ciclos menores (subciclos), defasados no tempo, de modo que
cada um aciona um passo diferente da operação elementar. Esses diferentes passos de uma operação elementar
são as micro-operações.
A unidade de medida utilizada para a frequência do relógio da CPU é o hertz (Hz), que significa um ciclo por
segundo.
Registrador de instruções (RI): Tem a função de armazenar a instrução a ser executada pela UCP. Ao se iniciar um ciclo de instrução, a UC emite sinais de controle em sequência no tempo, de modo que se processe a realização de um ciclo de leitura para buscar a instrução na memória. Ao final do ciclo de leitura a instrução desejada será armazenada no RI, via barramento de dados e RDM. A figura abaixo mostra o RI ligado diretamente ao decodificador de instruções, o qual irá interpretar a instrução e avisar à Unidade de Controle (UC).
Contador de instruções (CI): Também conhecido como Program Counter (PC) ou contador de programa. A função específica é armazenar o endereço da próxima instrução a ser executada. Quando a instrução que possui o endereço no CI é lida da memória para o processador, o sistema automaticamente atualiza o conteúdo do CI com a próxima instrução da sequência. CI é um registrador crucial para o processo de controle e de sequenciamento da execução dos programas.
Decodificador de instruções: Cada instrução é uma ordem para que a UCP realize uma determinada operação. Como são muitas instruções, necessário que cada uma possua uma identificação própria e
única. É função do decodificador de instrução identificar que operação será realizada, correlacionada à instrução cujo código de operação foi decodificado. Assim, o RI irá passar ao decodificador uma sequência de bits
representando uma instrução a ser executada. Um decodificador possui 2n saídas, sendo n a quantidade de algarismos binários do valor de entrada. Um diagrama em blocos do processo de decodificação na
UCP, no qual o RI passa um código de instrução ao decodificador de tamanho de 4 bits, que é decodificado
(interpretado) e encaminhado à UC para que ela emita os sinais de controle para os demais elementos da UCP.
Registrador de dados de memória (RDM): Também conhecido como MBR – Memory Buffer Register. É um registrador que armazena temporariamente dados
(conteúdo de uma ou mais células) que estão sendo transferidos da memória principal para a UCP (em uma
operação de leitura) ou da UCP para a memória principal (em uma operação de escrita). A quantidade de bits que pode ser armazenada no RDM é a
mesma quantidade suportada pelo barramento de dados.
Registrador de endereços de memória (REM): Também conhecido como MAR - Memory Address Register. É um registrador que armazena temporariamente o endereço de acesso a uma posição de memória, necessário ao se iniciar uma operação de leitura ou de escrita. Em seguida, o referido endereço é encaminhado à controladora da memória, principal identificação e localização da célula desejada. Permite armazenar a mesma quantidade de bits do barramento de endereço.
Instruções de Máquina: Vimos que a UCP é responsável pela execução de instruções
e dados de programas, os quais que se encontram armazenados na memória. Uma instrução é uma ordem para que a UCP realize determinada operação (ex.: somar, subtrair, mover um dado de um local para outro, transferir um dado para um dispositivo de saída). Assim, uma instrução de máquina pode ser definida pela formalização de uma operação básica que o hardware é capaz de realizar diretamente. Ou seja, consiste em transformar instruções mais complexas em uma sequência de instruções básicas e compreensíveis pelo processador. O projeto de um processador é centrado no conjunto de instruções de máquina
que se deseja que ele execute, ou seja, do conjunto de operações primitivas que ele poderá executar. Quanto menor e mais simples for o conjunto de instruções, mais rápido é o ciclo de tempo do processador. Um processador precisa dispor de instruções para: movimentação de dados; aritméticas; lógicas; edição; deslocamento; manipulação de registros de índice; desvio; modificação de memória; formais de ligação à sub-rotina; manipulação de pilha; entrada e saída e de controle.
Atualmente, há duas tecnologias de projeto de processadores empregadas pelos fabricantes de computadores: 1= Sistemas com conjunto de instruções complexo (Complex Instruction Set
Computers – CISC); 2- Sistemas com conjunto de instruções reduzido (Reduced Instruction Set
Computers – RISC).
-